[发明专利]一种超低温液氢容器用奥氏体不锈钢锻件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种超低温液氢容器用奥氏体不锈钢锻件，不锈钢含有下列化学成分：C0.022％～0.030％，Si0.40％～0.70％，Mn1.70％～2.00％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr16.2％～17.0％，Ni12.2％～14.0％，Mo2.10％～2.50％，余量为铁。还公开了一种超低温液氢容器用奥氏体不锈钢锻件的制造方法，包括如下步骤：步骤一，电炉冶炼；步骤二，炉外精炼；步骤三，锻造；步骤四，热处理；步骤五，性能测试；步骤六，机加工；步骤七，无损检测；步骤八，成品。通过上述方式，本发明调整化学元素含量，通过合理搭配各元素含量，扩大奥氏体相区，增加奥氏体稳定性，减少材料中高温铁素体含量；在钢锭浇注中采用缓冷措施，有效减少材料中高温铁素体含量，提高材料超低温性能。

技术领域

本发明涉及不锈钢锻造技术领域，特别是涉及一种超低温液氢容器用奥氏体不锈钢锻件及其制造方法。

背景技术

随着社会经济的发展，已有能源消耗速度越来越快，化石燃料能源面临枯竭的严峻挑战。氢能是一种清洁能源，具有资源丰富可储存可运输的特点，在新能源领域中，氢能利用技术目前正以惊人的速度发展，已经引起工业界的高度关注。目前，石油、天然气和煤炭等传统化石能源给人类带来环境污染、温室效应等诸多问题，很多发达国家已经把氢能作为一种未来能源加紧研究。

在氢能利用中，主要有氢能制备、氢能运输和氢能储存等环节。氢能一般有气态和液态两种形态，其中液态氢能源密度高，有利于运输和储存，氢能源主要以液氢形式进行运输和储存。由于氢的临界温度为-239.97℃，储存液氢的容器处于超低温工况，对金属材料的超低温性能有严格要求。在氢能制备、运输和储存过程中，需要大量超低温容器和锻件，由于我国的氢能源产业起步较晚，对超低温金属材料研究比较少，制造液氢超低温容器要掌握不锈钢耐超低温性能，需要对液态氢能容器不锈钢材料进行研发。

液氢超低温锻件选用NB/T47010-2017中的S31603不锈钢材质，S31603不锈钢是一种奥氏体为主的不锈钢，工程中常规使用的S31603不锈钢微观组织为奥氏体+少量铁素体+少量碳化物，其中的铁素体和碳化物不影响不锈钢正常使用，常温或高温下具有较好的力学性能和耐腐蚀性能。但在超低温环境下，S31603不锈钢中的铁素体和碳化物对材料产生不利影响。铁素体属于体心立方晶格，超低温下会产生冷脆性，铁素体和碳化物的弥散分布也会降低奥氏体稳定性，不利于低温性能。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种超低温液氢容器用奥氏体不锈钢锻件，能够在超低温环境中使用时满足性能方面要求。

为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超低温液氢容器用奥氏体不锈钢锻件，所述的不锈钢含有下列化学成分：C0.022％～0.030％，Si 0.40％～0.70％，Mn 1.70％～2.00％，P≤0.03％，S≤0.02％，Cr16.2％～17.0％，Ni 12.2％～14.0％，Mo 2.10％～2.50％，余量为铁。

一种超低温液氢容器用奥氏体不锈钢锻件的制造方法，包括如下步骤：

步骤一，电炉冶炼：在电炉内将炉料冶炼成初炼钢水；

步骤二，炉外精炼：将所述步骤一得到的钢水用精炼炉进一步精炼成上述所述的不锈钢，精炼后将钢水铸成钢锭，并对钢锭进行缓冷；

步骤三，锻造：将所述步骤二得到的不锈钢钢锭，用液压机或空气锤锻造成产品锻件；

步骤四，热处理：将所述步骤三中自然冷却后的锻件置于电阻炉内进行固溶处理；

步骤五，性能测试：热处理后，从所述步骤四热处理后的锻件上切取试验用试料，用试料加工成拉伸试样和冲击试样，进行力学性能试验；

步骤六，机加工：将所述步骤五中力学性能测试合格后的锻件通过机加工制成不锈钢锻件工件；